液晶の電気流体力学的対流のダイナミクスの研究

液晶电流体对流动力学研究

基本信息

批准号：
07740325
负责人：
長屋智之
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

非平衡開放系においては、散逸構造と呼ばれるパターンが形成される.このパターンは、境界条件や外部パラメータ等の変化に伴い、さまざまな形へと非常に興味深い変化を見せる.本研究では、パターンの形成機構を明らかにするために、パターンの発展過程に関する研究を行った.水平配向されたネマチック液晶に電場を印加すると、あるしきい値以上においてロール状対流が生じる.これを偏光顕微鏡下で観察すると縞状のパターンとして見ることが出来る.このパターンのことをウィリアムズ・ドメインと呼ぶ.アスペクト比の大きなセルはほぼ2次元系と見なすことが出来る.この系において、一様状態(0V)と乱流状態(30V)の2つの初期状態から、印加電圧をジャンプさせ(12.67V)、ウィリアムズ・ドメインが形成される過程を観測した.パターンの形成過程は、ウィリアムズ・ドメインの振幅が成長する初期過程と、ウィリアムズ・ドメインの欠陥が消滅していく後期過程に分けることができる。パターンの形成過程を定量的に解析するために、観察した発展過程の画像より、振幅・フーリエスペクトルの幅・欠陥数の時間依存を求めた.発展過程は、振幅が成長して欠陥やロールの曲がりを含んだパターンが現れる過程と、それらの欠陥や曲がりの緩和によって完全な1次元周期パターンへと移行してゆく過程の2つの過程からなる.振幅は、印加電場をジャンプさせた後、わずかな遅れを伴って急激に成長し、早い時間で飽和する.欠陥数から求めた系の特徴的長さの時間依存はt^<1(/)2>則に従っており、平衡系での緩和過程の実験および理論とのよいアナロジーを示した.それに対し、ピーク幅より求めた系の特徴的長さの時間依存はt^<1(/)4>則に従い、欠陥数及び平衡系とは異なる結果を示し、全体としては平衡系とのアナロジーが完全に成り立たず、非平衡系独自のダイナミクスに従っている事が示唆された.

在非平衡开放系统中，形成了称为耗散结构的模式。由于边界条件和外部参数的变化，该模式显示了各种形状的非常有趣的变化。在这项研究中，我们对模式的开发过程进行了研究，以阐明模式形成的机理。当将电场应用于水平方向的列液晶时，滚动的对流会发生在一定阈值之上。当在偏振光显微镜下观察时，这可以看作是条纹图案。这种模式称为威廉姆斯域。具有较大纵横比的细胞几乎是二维系统。在此系统中，我们观察到从两个初始状态，一个均匀状态（0V）和湍流状态（30V）跳高施加的电压（12.67V）的过程。模式形成过程可以分为早期过程，在该过程中，威廉姆斯域的幅度生长的幅度以及威廉姆斯域中缺陷消失的后期过程。为了定量分析模式形成过程，我们计算了从观察到的开发过程的观察图像中振幅，傅立叶频谱和缺陷数量的时间依赖性。进化过程由两个过程组成：幅度和模式包含幅度和模式的过程，构成缺陷，并逐渐弯曲的过程，以及在这些缺陷中出现，并在这些缺陷中出现，并在这些缺陷中延伸，并在这些过程中移动这些缺陷，并在这些过程中移动这些缺陷，并在这些过程中移动这些缺陷，并将这些缺陷移动到这些过程中，并且这些过程又有一定程度地延伸到这些缺陷，并将这些幅度增长，并将这些幅度延长，并在这些过程中移动了这些缺陷。曲线振幅迅速生长，跳过施加的电场后会稍微延迟，并且随时间迅速饱和。从缺陷数量获得的系统的特征长度的时间依赖性遵循T^<1（/）2>规则，显示出与平衡系统中的实验和弛豫过程理论的良好类比。相反，由峰值宽度确定的系统的特征长度的时间依赖性遵循T^<1（/）4>规则，显示出与缺陷和平衡系统数量不同的结果，这表明与平衡系统的类比没有完全保持，并且遵循了非平衡系统的独特动态。